JP2000208234A

JP2000208234A - スパ―クプラグ及びそのスパ―クプラグを用いた点火システム

Info

Publication number: JP2000208234A
Application number: JP11304821A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Matsubara; 佳弘松原; Shoichiro Ito; 祥一郎伊藤; Akio Kokubu; 昭男国分; Kazuya Iwata; 和也岩田; Hiroshi Ono; 浩史大野
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】高出力、高性能の内燃機関に使用され、着火
性に優れ、かつ、耐久性に優れたスパークプラグを提供
する。【解決手段】中心電極２の発火部となる先端部分の径
を１．９ｍｍ以下の細径とし、接地電極１１の対向面を
なす端面１１Ａが中心電極２の細径部の側周面に対向す
るようにした。そして、そのスパークプラグを逆極性の
正極性で使用することとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の着火装
置として用いられるスパークプラグ及びその点火システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】高性能、高出力の内燃機関、特に２輪用
の内燃機関では機械的振動による外側接地電極の折損や
接地電極の過熱が問題になり、標準型の平行電極のスパ
ークプラグや突き出し型のスパークプラグの適用が難し
い。また、Ｍ１０，Ｍ８といった小径のスパークプラグ
では主体金具の寸法的制約から接地電極の断面積を小さ
くせざるを得ず、平行電極タイプのような接地電極の大
きな突き出しが難しい。このため、このような内燃機関
には中心電極の側周に対向して複数の接地電極を配設し
た多極タイプのスパークプラグが用いられてきた。多極
タイプのスパークプラグでは中心電極の消耗が大きな問
題になる。そこで特開平６−１７６８４９号公報には中
心電極の側周に白金等の貴金属被膜を設けたものが提案
されている。また、着火性を向上させるため中心電極の
先端を径大にしたものが特開平９−３３０７８３号に提
案されている。

【０００３】また、標準型の平行電極のスパークプラグ
では負極性の方が要求電圧が低くなることから中心電極
に負の高電圧を印加する負極性の点火システムが一般的
に使用されてきた。このため、要求電圧が極性によって
余り変わらない多極タイプのスパークプラグでも負極性
の点火システムが使用されることが多く、たまにコスト
低減のため両極性の点火システムを使用したものが散見
されるに止まった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平６−１７６８４９号公報に記載のスパークプラグは
セミ沿面放電型スパークプラグであり長期間の使用に対
してはどうしてもチャンネリングに弱くなるという問題
点があった。また、特開平９−３３０７８３号公報に記
載のスパークプラグでは着火性は向上するものの中心電
極の実効径が大きくなるため放電電圧が高くなるという
問題点があった。一般に中心電極の径は小さい方が放電
電圧が低くなり着火性も向上する。しかし、中心電極の
径が小さいと電極消耗が激しく接地電極の偏消耗等も生
じてスパークプラグの寿命が短くなり実用に耐えないと
いう問題点があった。

【０００５】そこで、本発明は、高出力、高性能の内燃
機関に使用されるものであって外側接地電極の折損や過
熱を防止でき、着火性にも優れ、かつ、耐久性があり寿
命の長いスパークプラグ及びその点火システムを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１記載の発明は、中心貫通孔を
有する絶縁碍子と、前記中心貫通孔に保持された中心電
極と、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、その主体金
具に電気的に導通している接地電極とを備えたスパーク
プラグにおいて、前記中心電極と前記接地電極とは、中
心電極側が正となる極性で放電用高電圧が印加されるよ
うになっており、前記中心電極は、その発火部となる先
端部分の直径を１．９ｍｍ以下の細径とし、前記接地電
極は、主体金具の端面より先端側に突出して設けられ、
その発火部となる接地電極の対向面を中心電極の細径部
の側周面に対向するように形成したこと、を特徴とす
る。

【０００７】このように形成したスパークプラグを正極
性で、つまり中心電極に正の高電圧を印加する方法で使
用する耐久実験によると、中心電極の電極消耗が負極性
で使用する場合に比べて顕著に減少した。この理由は、
放電する際には、放電ギャップ間に存在する陽イオンは
負極側の電極に移動して衝突し、陰イオンまたは電子は
正極側の電極に移動して衝突する。陽イオンは陰イオン
または電子よりもはるかに重いため、衝突によって生ず
る消耗は陽イオンの衝突する負極側の電極の方が多くな
るとともに、電極の温度が上昇しやすいためであると考
えられる。中心電極を負極性で用いた場合には２ｍｍ未
満の径では耐久性が急激に悪くなるのに対して、正極性
で用いた場合にはこのような傾向が無いため、太い２ｍ
ｍ以上の中心電極を負極性で用いた場合と同じ程度の、
あるいはそれ以上の耐久性を得ることができた。

【０００８】中心電極の径は、１．９ｍｍ以下の場合に
正極性で用いた効果が大きく現れてくる。なお、中心電
極は、あまり細くし過ぎると受熱と放熱のバランスが崩
れて過熱してしまう。このため中心電極の径は、０．４
ｍｍ以上あることが望ましく、さらに好適には、０．６
ｍｍ〜１．８ｍｍであることが望ましい。

【０００９】そして、放電電圧については細い中心電極
に対応した低い電圧を維持することができた。中心電極
が細径であるから着火性が向上し、接地電極の消耗形態
が一様になり偏消耗が減少した。さらに、接地電極は中
心電極の側周面に対向させればよいから接地電極の主体
金具からの突き出し量が小さくてよく、外側接地電極の
折損や過熱を防止できる。

【００１０】ここで、請求項２記載の発明のように、中
心電極の先端面が、接地電極の対向面の先端側端縁と後
退側端縁との間に位置するようにしたことを特徴とする
ことができる。このように形成すると、中心電極の先端
での飛火が多くなり、それだけ着火性が向上する。ま
た、接地電極の消耗がより一様になり偏消耗がより少な
くなる。

【００１１】ここで、請求項３記載の発明のように、中
心電極が、少なくとも細径部の一部に耐火花消耗部材を
備えることを特徴とすることができる。ここで、耐火花
消耗部材とは、普通に電極材料として用いられる耐食性
に優れたニッケル合金であるインコネルより融点の高い
貴金属材料のすべてをいい、より具体的には、白金（Ｐ
ｔ）、白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）、白金−ニッケ
ル（Ｐｔ−Ｎｉ）、白金−イリジウム−ニッケル（Ｐｔ
−Ｉｒ−Ｎｉ）、白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）、イリ
ジウム−ロジウム（Ｉｒ−Ｒｈ）、イリジウム−イット
リア（Ｉｒ−Ｙ₂Ｏ₃）などの貴金属、貴金属合金、又
は貴金属焼結体等の部材のすべてをいう。

【００１２】このように形成すると、飛火の集中する中
心電極の細径部の消耗が少なくなり、それだけスパーク
プラグの寿命が長くなる。また、中心電極の先端部が消
耗で角が取れ丸くなることを防ぐから、それだけ先端へ
の飛火の集中を維持することができ着火性の向上を維持
することができる。

【００１３】ここで、請求項４記載の発明のように、中
心電極に設けられた耐火花消耗部材が、接地電極の対向
面の後退側端縁の位置より後退側の位置まで設けられて
いることを特徴とすることができる。このように形成す
ると、接地電極からの飛火が燃焼室の激しい気流により
スパークプラグの後退側に流れたとしても、中心電極に
至った飛火は耐火花消耗部材が存在する部分に到着し、
中心電極の消耗を防ぐ。

【００１４】ここで、請求項５記載の発明のように、接
地電極が、少なくともその対向面の一部に耐火花消耗部
材を備えることを特徴とすることができるこのように形
成すると、中心電極側方に配置された接地電極の飛火面
となる対向面の消耗が少なくなり、それだけスパークプ
ラグの寿命が長くなる。

【００１５】ここで、請求項６記載の発明のように、上
記のいずれかのスパークプラグの中心電極に正極性の高
電圧を印加し発火するようにしたことを特徴とする点火
システムとすることができる。このように点火システム
を構成すると、実験によれば、中心電極が細径にもかか
わらず電極の消耗が減少し、耐久性が向上する。そして
中心電極が細径であるから着火性が良くなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照し説明する。図１は本発明に係るスパークプラグ
２０の部分断面図である。周知のように、アルミナ等か
らなる絶縁碍子１は、その上部に沿面距離を稼ぐための
コルゲーション部１Ａを、下部に内燃機関の燃焼室に曝
される脚長部１Ｂを備え、その軸中心には中心貫通孔１
Ｃを備えている。中心貫通孔１Ｃの下端（先端）には、
インコネルや９５ｗｔ％ニッケル等のニッケル合金から
なる中心電極２が保持され、中心電極２は絶縁碍子１の
下端面から下方に突出している。中心電極２は実際には
ニッケル合金単体で構成されるものではなく、その中心
に芯材として銅（Ｃｕ）が封入され熱伝導度の改善を図
っているが、図面が複雑になるので図示していない。中
心電極２は中心貫通孔１Ｃの内部に設けられたガラス抵
抗３を経由して上方の端子４に電気的に接続されてい
る。端子４には図示しない高耐圧ケーブルが接続され高
電圧が印加される。上記絶縁碍子１は主体金具５に囲ま
れ支持されている。

【００１７】主体金具５は低炭素鋼材で構成され、スパ
ークプラグレンチと嵌合する６角形部５Ａと、シリンダ
ヘッドに螺合するねじ部５Ｂとを備えている。主体金具
５はそのかしめ部５Ｃにより絶縁碍子１にかしめられ、
主体金具５と絶縁碍子１が一体にされる。かしめによる
密閉を完全なものとするため、主体金具５の内周段部５
Ｅと絶縁碍子１との間に板状のパッキン部材６を介在し
て燃焼室に曝される脚長部１Ｂと絶縁碍子１の上部との
シールを完全にしている。また、かしめ部５Ｃと絶縁碍
子１との間にワイヤ状のシール部材７，８を介在し、シ
ール部材７，８の間にタルク（滑石）９の粉末を充填し
て弾性的にシールをし主体金具５と絶縁碍子１との固定
を完全にしている。勿論、タルク９の無い形式のスパー
クプラグでも良い。また、ねじ部５Ｂの上端にはガスケ
ット１０が嵌挿されている。主体金具５の下端にニッケ
ル合金からなる２つの接地電極１１，１１が溶接により
接合されている。接地電極１１，１１はその対向面をな
す端面が中心電極２の側周面に対向するように形成され
ている。

【００１８】図２は第１の実施の形態に係るスパークプ
ラグの先端部を拡大して示す断面図である。図１とは上
下を逆にして先端を上にして描いている。中心電極２は
絶縁碍子１を出た所でテーパ状に縮径され先端部が細径
にされている。中心電極２の全体を細径とせず根本部を
太くしたのは熱引きを良くし中心電極２先端部の過熱を
防止するためである。中心電極２の先端部の細径部の側
周に白金（Ｐｔ）からなる耐火花消耗部材２１がレーザ
溶接により固着されている。２つの接地電極１１，１１
は互いに１８０度の位置に配設され、主体金具５の端面
より先端側に突出して設けられている。その接地電極１
１、１１は先端部が９０°屈曲され、その対向面をなす
端面１１Ａが中心電極２の側周面に対向するようにされ
ている。そして、中心電極２の細径部に設けられた耐火
花消耗部材２１は、その下端縁が接地電極１１の端面１
１Ａの後退側（図面下側）端縁の位置より後退側（図面
下側）に来るようにやや幅広に設けられている。

【００１９】各部の寸法の詳細について説明する。中心
電極２の先端部の細径部の直径Ａは、Ａ＝０．６（単位
はｍｍ、以下同じ）、Ａ＝１．２、Ａ＝１．８、Ａ＝
２．０、Ａ＝２．５、の５種類のスパークプラグを用意
した。前者３種類は本発明に係るスパークプラグであ
り、後者２種類は対比のためのスパークプラグである。
中心電極２の細径部の長さＢは、Ｂ＝２．５、テーパ部
の長さＣは、Ｃ＝１．０、絶縁碍子１の主体金具５から
の突き出し量Ｄは、Ｄ＝２．５、である。接地電極１１
の端面１１Ａは長方形をなし、その厚さＥは、Ｅ＝１．
６、幅Ｗ（図示せず）は、Ｗ＝２．７、であり、接地電
極１１の主体金具５からの突き出し量Ｆは、Ｆ＝６．
０、である。つまり、中心電極２の先端の位置は接地電
極１１の先端側の端縁の位置と一致する。そして、中心
電極２の側周面と接地電極１１の端縁１１Ａとの気中ギ
ャップＧは、Ｇ＝１．１、に設定した。又、主体金具５
のねじ部５Ｂの径はＭ１４の標準のものとした。

【００２０】従って、前者３種類の本発明に係る実施の
形態のスパークプラグは、請求項１、請求項２、請求項
３及び請求項４の要件を満たす。この３種類のスパーク
プラグと比較のための後者の２種類のスパークプラグと
を、高速パターン耐久モードでの実機耐久テストに掛け
た。エンジンは直列６気筒２リッターのものを用い、平
均車速１４０Ｋｍ／Ｈｒに相当する３０００ｒｐｍから
５５００ｒｐｍでの運転を７００時間にわたって行っ
た。これは約１０万Ｋｍの走行に相当する。この実機耐
久テストの結果を図３乃至図６の４枚のグラフ図に示
す。図中において、●は中心電極の細径部の径Ａが，Ａ
＝０．６、のスパークプラグを、■は細径部の径Ａが、
Ａ＝１．２、のスパークプラグを、◆は細径部の径Ａ
が、Ａ＝１．８、のスパークプラグをそれぞれ示してい
る。一方、△は中心電極の細径部の径Ａが，Ａ＝２．
０、のスパークプラグを、○は細径部の径Ａが，Ａ＝
２．５、のスパークプラグを示している。つまり、黒く
塗りつぶした記号●■◆は本発明に係る３種類のスパー
クプラグを、白抜きの記号△○は対比のための２種類の
スパークプラグを示している。

【００２１】図３はこれら５種類のスパークプラグを従
前の負極性で用いた場合のギャップ消耗量を示すグラフ
図である。横軸は耐久運転時間（単位は時間Ｈｒ）であ
り、縦軸はギャップ消耗量（気中ギャップＧの増加量、
単位はｍｍ）である。図から明らかなように、黒く塗り
つぶした記号●■◆で示す本発明に係るスパークプラグ
では４００Ｈｒを越したあたりから急激にギャップ消耗
が進み、７００Ｈｒでは白抜きの記号△○で示す太い中
心電極を持つスパークプラグでのギャップ消耗と大きな
乖離を示している。すなわち、直径Ａが１．８ｍｍ以下
の細い中心電極を持つスパークプラグは、負極性では、
ギャップ消耗が大きく実用に耐えない。

【００２２】図４はこれら５種類のスパークプラグを逆
極性の正極性で用いた場合のギャップ消耗量を示すグラ
フ図である。横軸及び縦軸は図３と同じである。正極性
では中心電極の径Ａによるギャップ消耗の差が小さく、
どのスパークプラグも同じような傾向で耐久運転時間と
共にギャップ消耗量が増加している。そして、７００Ｈ
ｒを経過しても、中心電極が細径のものほど消耗量が大
きいという傾向は見られるもののその差は小さく、０．
２ｍｍ以下のギャップ消耗量を維持している。つまり、
径Ａが１．８ｍｍ以下の細径の中心電極を用いたスパー
クプラグであっても、通常とは逆の正極性で使用すれば
ギャップ消耗量が減少し耐久性が向上する。

【００２３】図５はこれら５種類のスパークプラグを従
前の負極性で用いた場合の放電電圧の変化を示すグラフ
図である。放電電圧は無負荷でエンジンを吹かすアイド
ルレーシングを行い、その時の瞬時の最大放電電圧で示
した。単位はＫＶ（キロボルト）である。耐久運転時間
が０Ｈｒの新品の状態では中心電極の径Ａが細いほど低
い放電電圧を示す。従前の常識通りの結果である。しか
し、２００時間の耐久運転で放電電圧は逆転し中心電極
の径Ａが細いものが高い放電電圧を示すようになった。
そして、７００Ｈｒの耐久運転では中心電極の径Ａによ
る放電電圧の差が開き、中心電極の径Ａが細径な本発明
に係わるもの（●■◆）では放電電圧が２５ＫＶを越え
るに至った。

【００２４】図６はこれら５種類のスパークプラグを逆
極性の正極性で用いた場合の放電電圧の変化を示すグラ
フ図である。横軸及び縦軸は図５と同じである。正極性
では新品の状態での中心電極の径Ａが細いものほど低い
放電電圧を示すという特性が耐久運転時間が経過しても
維持され、図５にあったような放電電圧の逆転現象は見
られない。耐久運転時間の増加と共に放電電圧は増加す
るが、その増加の割合は比較的緩やかである。そして、
７００時間の耐久運転の後でも本発明に係わる中心電極
の径Ａの細いもの（●■◆）は径Ａの太いもの（○△）
より低い放電電圧を示した。つまり、長時間の耐久運転
の後であっても、通常とは逆の正極性で用いれば、径Ａ
が１．８ｍｍ以下の細径の中心電極を用いた本発明に係
るスパークプラグは比較的低い放電電圧を維持できた。
このことはスパークプラグの耐久性が向上したことを意
味している。

【００２５】次に、これら５種類のスパークプラグのう
ち、中心電極２の細径部の直径ＡをＡ＝１．８のスパー
クプラグに付いて、従前の負極性の場合と本発明の正極
性の場合とで中心電極の温度を調べた。その結果を表１
に示す。この試験は、机上のチャンバ試験機にスパーク
プラグを装着し、内部の圧力を６気圧に上昇させた状態
で行った。そして、自動車用点火電源を用いて各々の極
性を６０回／秒、１００回／秒の周期で放電させた。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、正極性にするこ
とによって、従来の負極の場合と比較して中心電極の温
度をかなり低減することができた。このことも中心電極
の消耗ひいては放電電圧の上昇に対して有利に働く要因
になる。

【００２８】さらに、これら５種類のスパークプラグの
うち、中心電極２の細径部の直径ＡがＡ＝１．８のスパ
ークプラグにおいて、従前の負極性の場合と本発明の正
極性の場合とで着火性を比較した。表２は、前述した７
００時間耐久試験前後のスパークプラグにおける着火限
界となる空燃比（Ａ／Ｆ）の変化を示す表である。着火
限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）は失火率が１％となる空燃
比（Ａ／Ｆ）で示した。使用したエンジンは直列６気筒
２リッターのものであり、７００ｒｐｍのアイドル運転
で測定した。同時に、中心電極２と接地電極１１の飛火
の位置も確認した。表２において、飛火率（％）は中心
電極２と接地電極１１の先端側で飛火した場合の割合を
示している。

【００２９】

【表２】

【００３０】正極性で用いた場合には、その電気的な特
性ゆえに中心電極２と接地電極１１の先端側で１００％
飛火している。このため着火限界も正極性では大きく向
上することがわかる。また、耐久試験を行った後でも中
心電極のエッジの消耗が少ないため中心電極２と接地電
極１１の先端側で１００％飛火している。このため負極
性の場合には、着火限界となる空燃比が低下するのに対
し正極性では着火限界となる空燃比がほとんど変化しな
い。

【００３１】さらに、これら５種類のスパークプラグの
うち、中心電極２の細径部の直径ＡがＡ＝１．８のスパ
ークプラグにおいて、接地電極の方向をスワールに対し
て垂直にした場合と平行にした場合における正極性での
着火性を比較した。その結果を表３に示す。方向Ａはス
ワールに対して垂直の方向であり、方向Ｂはスワールに
対して平行の方向である。着火限界となる空燃比（Ａ／
Ｆ）は失火率が１％となる空燃比（Ａ／Ｆ）で示した。
使用したエンジンは直列６気筒２リッターリーンバーン
エンジンであり、６０ｋｍ／ｈ相当のエンジン運転条件
にて評価を行った。

【００３２】

【表３】

【００３３】方向Ａ、即ち、スワールに対して垂直方向
に接地電極を位置させることによって、着火性がさらに
向上している。これは次のような理由によるものと考え
られる。混合気は燃焼室内においてスワールを形成して
いる。スパークプラグの電極間で飛火する火花がそのス
ワールによって移動する混合気に接触することによっ
て、混合気が着火し燃え広がっていく。このとき、接地
電極がスワールに平行に位置していると、火花が発生し
ている位置にスワールが流れていく方向に対して接地電
極が衝立てのよう遮るため混合気が火花に接触し難くな
る。また、ギャップ間で生成した火炎核の成長が電極に
当たることによって電極による熱引きが起こり、火炎核
の成長が妨げられる。一方、スワールに対して接地電極
が垂直であると、接地電極が衝立てのように遮ることが
ないため着火性がよくなるのである。また、スパークプ
ラグの位置におけるスワールの方向は低速から高速まで
同じ方向である場合が多いため、一条件で接地電極の方
向を垂直に合せておけば低速から高速まで良好な着火性
を示すことになる。

【００３４】図７は第２の実施の形態を示すスパークプ
ラグ先端部の断面図である。この実施の形態では中心電
極２の細径部の側周全面にではなく、飛火の集中すると
思われる接地電極１１の端面１１Ａに対向する部分にの
み２カ所に、円盤状の白金からなる耐火花消耗部材のチ
ップ２２、２２がレーザ溶接により固着されている。こ
の実施の形態は高価な耐火花消耗部材の使用量が少なく
てすむという利点がある。

【００３５】図８は第３の実施の形態を示すスパークプ
ラグ先端部の断面図である。この実施の形態ではインコ
ネルからなる中心電極本体２の縮径された細径部の先端
に、円柱形状をした白金からなる耐火花消耗部材のチッ
プ２３がレーザ溶接により固着され中心電極を構成して
いる。チップ２３の先端は接地電極１１の端面１１Ａの
先端側端縁と後退側端縁との間に位置するようにされて
いる。この実施の形態は中心電極の消耗を抑制しつつさ
らに中心電極の細径部２３の径を細くすることができ、
放電電圧をさらに低下させることができるという利点が
ある。また、中心電極先端での飛火率を高めることがで
き着火性を向上させることができるという利点がある。
この実施の形態は請求項１，２，３及び４に記載の発明
に対応している。

【００３６】図９は第４の実施の形態を示すスパークプ
ラグ先端部の断面図である。この実施の形態ではインコ
ネルからなり太い径の中心電極本体２の先端に、段付き
円柱形状をした白金からなる耐火花消耗部材のチップ２
４が抵抗溶接により固着され中心電極を構成している。
チップ２４の細径部は飛火部をなしている。チップ２４
の先端は接地電極１１の端面１１Ａの先端側端縁と後退
側端縁との間に位置するようにされている。この実施の
形態は中心電極本体２を縮径させる必要がないから製作
が容易であるという利点がある。この実施の形態も請求
項１，２，３及び４に記載の発明に対応している。

【００３７】図１０は第５の実施の形態を示すスパーク
プラグ先端部の断面図である。この実施の形態ではイン
コネルからなる中心電極本体２の縮径された細径部の先
端に、円柱形状をした白金からなる耐火花消耗部材のチ
ップ２５がレーザ溶接により固着され中心電極を構成し
ている。チップ２５の先端は接地電極１１の端面の先端
側端縁と後退側端縁との間に位置するようにされてい
る。そして、接地電極１１，１１の対向面をなす端面に
は長方形をした板状の耐火花消耗部材２６，２６が抵抗
溶接により固着されている。この実施の形態は接地電極
１１の消耗も大幅に減少するためスパークプラグの耐久
性が向上するという利点がある。この実施の形態は請求
項５に記載の発明に対応している。

【００３８】図１１は第６の実施の形態を示すスパーク
プラグ先端部の断面図である。この実施の形態は本発明
をＭ１０，Ｍ８といった小径のスパークプラグに適用し
た場合を示している。インコネルからなる中心電極本体
２の縮径された細径部の先端に、円柱形状をした白金か
らなる耐火花消耗部材のチップ２７がレーザ溶接により
固着され中心電極を構成している。チップ２７の直径Ａ
は、Ａ＝０．８ｍｍ、であり、接地電極１１の端面１１
Ａの厚さＥは、Ｅ＝１．１ｍｍ、幅Ｗ（図示せず）は、
Ｗ＝２．２ｍｍ、である。このように小径のスパークプ
ラグであって外側接地電極１１の断面積が十分にとれな
い場合であっても、中心電極２の先端部の径を細くする
ことができ中心電極２の絶縁碍子１からの突き出し量を
小さくすることができるので、接地電極１１の主体金具
５からの突き出し量を小さくすることができ接地電極１
１の十分な強度を確保することができる。

【００３９】図１２は第７の実施の形態を示すスパーク
プラグ先端部の断面図である。この実施の形態は本発明
を間欠セミ沿面放電型のスパークプラグに適用した場合
を示している。インコネルからなる中心電極本体２の縮
径された細径部の先端に、円柱形状をした白金からなる
耐火花消耗部材のチップ２８がレーザ溶接により固着さ
れ中心電極を構成している。そして、インコネルからな
る２つの外側接地電極１１′、１１′はその端面１１
Ａ′をチップ２８の側周面に対向させると共に、後退側
（図面下側）の端縁が絶縁碍子１の端面に近接するよう
に形成されている。このように形成すると、絶縁碍子１
の表面がカーボン汚損した際に外側接地電極１１′の後
退側端縁から絶縁碍子１の端面に飛火し絶縁碍子１の表
面を火花清浄するから耐汚損性に優れたスパークプラグ
となる。そして、中心電極の先端２８が細径であり、着
火性に優れ、かつ、耐久性があるという本発明の特徴を
兼ね備える。

【００４０】図１３は正極性の点火システムを示す回路
図である。バッテリ３１は点火コイル３４の１次側コイ
ルに接続され、１次側コイルの他端はイグナイタ３３を
介して接地されている。イグナイタ３３はエンジン制御
コンピュータユニット（ＥＣＵ）３２に接続され制御さ
れる。点火コイル３４の２次側は通常とは逆に負極側が
接地され、正極側が高耐圧ケーブル３５を経由してスパ
ークプラグ２０に接続されている。スパークプラグ２０
には前述の第１の実施の形態から第７の実施の形態まで
のいずれかのスパークプラグが用いられる。エンジン制
御コンピュータユニット（ＥＣＵ）３２が適切なタイミ
ングでパルス信号をイグナイタ３３に送り、点火コイル
３４の１次側コイルに数ｍＳの間電流を通電させた後、
遮断する。この結果、点火コイル３４の２次側コイルの
正極側に正極性の高電圧が発生する。この正極性の高電
圧は高耐圧ケーブル３５を経由してスパークプラグ２０
の中心電極２に印加され、中心電極２と接地１１との間
の空気絶縁を破壊して火花放電が発生する。この火花放
電により矢印１０１のように放電電流が流れる。

【００４１】この火花放電は正極性であるので、前述の
ように、中心電極２が細径であっても消耗が少なく、着
火性に優れると共にスパークプラグの耐久性に優れた点
火システムとなる。図１３に記載の点火システムは請求
項６に記載の発明の一例である。

【００４２】以上説明した実施の形態では、接地電極１
１をいずれも２極として説明したが、接地電極を１極の
みにしても良く、また、３極若しくは４極といった多極
のスパークプラグとしても良いことは明らかである。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、中心電
極の発火部となる先端部分の直径を１．９ｍｍ以下の細
径とし、接地電極はその発火部となる対向面を中心電極
の細径部の側周面に対向するように形成したものである
から、これを逆極性の正極性で使用すると、中心電極を
細径としたことからくる放電電圧の低下という利点を維
持したまま電極消耗が減少でき、スパークプラグの耐久
性が向上するという優れた効果がある。また、中心電極
が細径であることから着火性が向上するという効果があ
る。さらに、接地電極の主体金具からの突き出し量が小
さくて良いから、外側接地電極の折損や過熱を防止でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスパークプラグの部分断面図であ
る。

【図２】第１の実施の形態に係るスパークプラグの先端
部を拡大して示す断面図である。

【図３】実機耐久テストにおける負極性で用いた場合の
ギャップ消耗量を示すグラフ図である。

【図４】実機耐久テストにおける正極性で用いた場合の
ギャップ消耗量を示すグラフ図である。

【図５】実機耐久テストにおける負極性で用いた場合の
放電電圧を示すグラフ図である。

【図６】実機耐久テストにおける正極性で用いた場合の
放電電圧を示すグラフ図である。

【図７】第２の実施の形態に係るスパークプラグの先端
部を拡大して示す断面図である。

【図８】第３の実施の形態に係るスパークプラグの先端
部を拡大して示す断面図である。

【図９】第４の実施の形態に係るスパークプラグの先端
部を拡大して示す断面図である。

【図１０】第５の実施の形態に係るスパークプラグの先
端部を拡大して示す断面図である。

【図１１】第６の実施の形態に係るスパークプラグの先
端部を拡大して示す断面図である。

【図１２】第７の実施の形態に係るスパークプラグの先
端部を拡大して示す断面図である。

【図１３】本発明に係る点火システムの一例を示す回路
図である。

【符号の説明】

１絶縁碍子２中心電極５主体金具１１接地電極１１Ａ接地電極の対向面をなす端面２１耐火花消耗部材３１バッテリ３４点火コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者国分昭男愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者岩田和也愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者大野浩史愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心貫通孔を有する絶縁碍子と、前記中
心貫通孔に保持された中心電極と、前記絶縁碍子を保持
する主体金具と、その主体金具に電気的に導通している
接地電極とを備えたスパークプラグにおいて、前記中心電極と前記接地電極とは、中心電極側が正とな
る極性で放電用高電圧が印加されるようになっており、前記中心電極は、その発火部となる先端部分の直径を
１．９ｍｍ以下の細径とし、前記接地電極は、主体金具の端面より先端側に突出して
設けられ、その発火部となる接地電極の対向面を中心電
極の細径部の側周面に対向するように形成したこと、を
特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】前記中心電極の先端面が、接地電極の対
向面の先端側端縁と後退側端縁との間に位置するように
したことを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】前記中心電極が、少なくとも細径部の一
部に耐火花消耗部材を備えることを特徴とする請求項１
又は２記載のスパークプラグ。
【請求項４】前記中心電極に設けられた耐火花消耗部
材が、接地電極の対向面の後退側端縁の位置より後退側
の位置まで設けられていることを特徴とする請求項３記
載のスパークプラグ。
【請求項５】前記接地電極が、少なくともその対向面
の一部に耐火花消耗部材を備えることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のスパ
ークプラグの中心電極に正極性の高電圧を印加し発火す
るようにしたことを特徴とする点火システム。